燃?xì)鉁u輪燃燒分布監(jiān)測(cè)的制作方法
【專利摘要】公開用于燃?xì)鉁u輪燃燒分布監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)實(shí)施例中,公開用于檢測(cè)燃?xì)鉁u輪(4)的燃燒區(qū)段(10)中的異常的方法(400)。方法(400)包括從圍繞燃?xì)鉁u輪(4)的排氣區(qū)段(22)設(shè)置的多個(gè)熱傳感器(50)接收燃?xì)鉁u輪(4)的排氣分布數(shù)據(jù)。方法(400)進(jìn)一步分析排氣分布數(shù)據(jù),以計(jì)算與高峰?低谷型式相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計(jì)特征。方法(400)進(jìn)一步使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法來確定統(tǒng)計(jì)特征是異常的。響應(yīng)于該確定,方法(400)處理排氣分布數(shù)據(jù)達(dá)預(yù)定時(shí)期,并且如果統(tǒng)計(jì)特征保持異常達(dá)預(yù)定時(shí)期,則報(bào)告燃?xì)鉁u輪(4)的燃燒區(qū)段(10)中的異常。
【專利說明】
燃?xì)鉁u輪燃燒分布監(jiān)測(cè)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開涉及渦輪機(jī)的領(lǐng)域,并且更特別地,涉及燃?xì)鉁u輪燃燒分布監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪機(jī)可包括通過公共壓縮機(jī)/渦輪軸連接到渦輪部分上的壓縮機(jī)部分和燃燒器組件。入口空氣流可傳送通過空氣進(jìn)口朝向壓縮機(jī)部分。在壓縮機(jī)部分中,入口空氣流可通過多個(gè)連續(xù)級(jí)朝向燃燒器組件被壓縮。在燃燒器組件中,壓縮空氣流可與燃料混合,以形成可燃混合物??扇蓟旌衔锟稍谌紵鹘M件中燃燒,以形成熱氣。熱氣可沿著渦輪部分的熱氣路徑引導(dǎo)通過過渡件。熱氣可沿著通過多個(gè)渦輪級(jí)的熱氣路徑膨脹,從而對(duì)安裝在輪上的渦輪輪葉翼型件起作用,以產(chǎn)生輸出的功,例如對(duì)發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力。熱氣可通過排氣系統(tǒng)作為排氣從渦輪部分中傳送出來。多個(gè)熱電偶可布置在排氣系統(tǒng)中,以測(cè)量排氣的溫度。
[0003]由熱電偶測(cè)得的排氣的溫度可形成排氣分布。排氣分布可用來評(píng)定燃燒硬件的狀況。某些硬件問題可使燃燒器在運(yùn)行時(shí)非常熱或非常冷,這可干擾典型的排氣分布。典型的排氣分布型式可指示一個(gè)或多個(gè)燃燒器的異常運(yùn)行。一些渦輪機(jī)的典型排氣分布是均勻的,其中單獨(dú)的排氣熱電偶僅與平均數(shù)有微小偏差。對(duì)于這樣的渦輪機(jī),可通過識(shí)別與平均數(shù)偏差較大的熱電偶組來檢測(cè)燃燒硬件異常。其它渦輪機(jī)可具有排氣分布,該排氣分布在正常運(yùn)行期間具有高峰-低谷型式。典型地,高峰-低谷型式中的高峰的數(shù)量和低谷的數(shù)量對(duì)應(yīng)于渦輪機(jī)的燃燒器的數(shù)量。上面描述的方法對(duì)于檢測(cè)具有高峰-低谷型式的渦輪機(jī)的燃燒異??赡苁菬o效的,因?yàn)榭蓪⒏叻?低谷分布型式作為相對(duì)于平均數(shù)的異常偏差對(duì)待。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本公開涉及用于燃?xì)鉁u輪燃燒分布監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)和方法。某些實(shí)施例可有利于檢測(cè)燃?xì)鉁u輪的燃燒區(qū)段中的異常。根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例,用于檢測(cè)燃?xì)鉁u輪的燃燒區(qū)段中的異常的方法包括通過至少一個(gè)處理器從圍繞燃?xì)鉁u輪的排氣區(qū)段設(shè)置的多個(gè)熱傳感器接收燃?xì)鉁u輪的排氣分布數(shù)據(jù)。方法可進(jìn)一步包括分析排氣分布數(shù)據(jù),以計(jì)算與高峰-低谷型式相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計(jì)特征。方法可有利于使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法來確定統(tǒng)計(jì)特征是異常的。方法可進(jìn)一步包括,響應(yīng)于該確定,而處理排氣分布數(shù)據(jù)達(dá)預(yù)定時(shí)期,并且如果統(tǒng)計(jì)特征保持異常達(dá)預(yù)定時(shí)期,則報(bào)告燃?xì)鉁u輪的燃燒區(qū)段中的異常。
[0005]根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施例,提供一種用于檢測(cè)燃?xì)鉁u輪的燃燒區(qū)段中的異常的系統(tǒng)。系統(tǒng)可包括與燃燒區(qū)段相關(guān)聯(lián)的多個(gè)燃燒器和圍繞燃?xì)鉁u輪的排氣區(qū)段設(shè)置的多個(gè)熱傳感器。熱傳感器構(gòu)造成提供燃?xì)鉁u輪的排氣分布數(shù)據(jù)。系統(tǒng)進(jìn)一步包括通信地聯(lián)接到存儲(chǔ)器的處理電路,存儲(chǔ)器存儲(chǔ)指令,當(dāng)處理電路執(zhí)行指令時(shí),指令執(zhí)行操作。
[0006]技術(shù)方案1.一種用于檢測(cè)燃?xì)鉁u輪的燃燒區(qū)段中的異常的系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括: 與燃燒區(qū)段相關(guān)聯(lián)的多個(gè)燃燒器;
圍繞燃?xì)鉁u輪的排氣區(qū)段設(shè)置的多個(gè)熱傳感器,其中所述熱傳感器構(gòu)造成提供所述燃?xì)獾溳喌呐艢夥植紨?shù)據(jù);
通信地聯(lián)接到存儲(chǔ)器的處理電路,所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)指令,當(dāng)所述處理電路執(zhí)行指令時(shí),所述指令執(zhí)行包括下者的操作:
從所述多個(gè)熱傳感器接收所述燃?xì)鉁u輪的排氣分布數(shù)據(jù);
分析所述排氣分布數(shù)據(jù),以計(jì)算與高峰-低谷型式相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計(jì)特征;
使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法來確定所述統(tǒng)計(jì)特征是異常的;以及
響應(yīng)于所述確定,而繼續(xù)處理所述排氣分布數(shù)據(jù)達(dá)預(yù)定時(shí)期;以及
如果所述統(tǒng)計(jì)特征保持異常達(dá)所述預(yù)定時(shí)期,則報(bào)告所述燃?xì)鉁u輪的燃燒區(qū)段中的異常。
[0007]技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng),其特征在于,使用歷史排氣分布數(shù)據(jù)來訓(xùn)練所述機(jī)器學(xué)習(xí)算法,所述歷史排氣分布數(shù)據(jù)包括正常數(shù)據(jù)樣本和假數(shù)據(jù)樣本。
[0008]技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng),其特征在于,所述熱傳感器圍繞與所述渦輪相關(guān)聯(lián)的排氣擴(kuò)散器沿徑向定位。
[0009]技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng),其特征在于,所述傳感器設(shè)置成均勻地間隔開的陣列。
[0010]技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng),其特征在于,所述排氣分布數(shù)據(jù)包括多個(gè)高峰和低谷對(duì),所述多個(gè)高峰和低谷中的各個(gè)高峰和低谷對(duì)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)所述燃燒器中的至少一個(gè)燃燒器。
[0011 ]技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案5所述的系統(tǒng),其特征在于,分析包括相對(duì)于期望高峰-低谷型式來評(píng)價(jià)各個(gè)高峰和低谷對(duì)。
[0012]技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案5所述的系統(tǒng),其特征在于,分析包括:
基于所述排氣分布數(shù)據(jù)而識(shí)別與各個(gè)熱傳感器相關(guān)聯(lián)的高峰和低谷對(duì);以及針對(duì)各個(gè)高峰-低谷對(duì)計(jì)算所述統(tǒng)計(jì)特征。
[0013]技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng),其特征在于,所述排氣分布數(shù)據(jù)包括與所述多個(gè)所述熱傳感器相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計(jì)特征,所述統(tǒng)計(jì)特征包括下者中的至少一個(gè):最低高峰溫度、最高高峰溫度、最低低谷溫度、最高低谷溫度、最低高峰-低谷差值和最高高峰-低谷差值。
[0014]技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng),其特征在于,確定所述統(tǒng)計(jì)特征為異常的包括至少基于所述統(tǒng)計(jì)特征而產(chǎn)生特征向量,以及通過分類模型處理所述特征向量。
[0015]技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng),其特征在于,所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括在分析之前進(jìn)行下者:
確定所述排氣分布數(shù)據(jù)的品質(zhì);以及
響應(yīng)于確定所述品質(zhì)低于預(yù)定品質(zhì)水平,而調(diào)節(jié)所述排氣分布數(shù)據(jù)。
[0016]技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng),其特征在于,在所述燃?xì)鉁u輪在預(yù)定負(fù)載之上運(yùn)行之后,執(zhí)行分析。
[0017]技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng),其特征在于,所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少部分地基于在所述燃?xì)鉁u輪的燃燒區(qū)段中檢測(cè)到所述異常,而發(fā)布警報(bào)。
[0018]技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案12所述的系統(tǒng),其特征在于,所述警報(bào)觸發(fā)下者中的至少一個(gè):另一個(gè)評(píng)價(jià)和響應(yīng)動(dòng)作。
[0019]技術(shù)方案14.一種用于檢測(cè)燃?xì)鉁u輪的燃燒區(qū)段中的異常的方法,所述方法包括:
從圍繞燃?xì)鉁u輪的排氣區(qū)段設(shè)置的多個(gè)熱傳感器接收所述燃?xì)鉁u輪的排氣分布數(shù)據(jù); 分析所述排氣分布數(shù)據(jù),以計(jì)算與高峰-低谷型式相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計(jì)特征;
使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法,來確定所述統(tǒng)計(jì)特征是異常的;以及
響應(yīng)于所述確定,而繼續(xù)處理所述排氣分布數(shù)據(jù)達(dá)預(yù)定時(shí)期;以及
如果所述統(tǒng)計(jì)特征保持異常達(dá)所述預(yù)定時(shí)期,則報(bào)告所述燃?xì)鉁u輪的燃燒區(qū)段中的異常。
[0020]技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案14所述的方法,其特征在于:
使用歷史排氣分布數(shù)據(jù)來訓(xùn)練所述機(jī)器學(xué)習(xí)算法,所述歷史排氣分布數(shù)據(jù)包括正常數(shù)據(jù)樣本和假數(shù)據(jù)樣本。
[0021]技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)方案14所述的方法,其特征在于,所述熱傳感器:
圍繞與所述燃?xì)鉁u輪的燃燒區(qū)段相關(guān)聯(lián)的排氣擴(kuò)散器沿徑向定位,并且設(shè)置成均勻地間隔開的陣列。
[0022]技術(shù)方案17.根據(jù)技術(shù)方案14所述的方法,其特征在于,所述排氣分布數(shù)據(jù)包括多個(gè)高峰和低谷對(duì),所述多個(gè)高峰和低谷中的各個(gè)高峰和低谷對(duì)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)所述燃燒器中的至少一個(gè)燃燒器。
[0023]技術(shù)方案18.根據(jù)技術(shù)方案17所述的方法,其特征在于,計(jì)算所述統(tǒng)計(jì)特征包括: 基于所述排氣分布數(shù)據(jù),而識(shí)別與各個(gè)熱傳感器相關(guān)聯(lián)的高峰和低谷對(duì);以及
針對(duì)各個(gè)高峰-低谷對(duì)計(jì)算統(tǒng)計(jì)特征。
[0024]技術(shù)方案19.根據(jù)技術(shù)方案14所述的方法,其特征在于,確定所述統(tǒng)計(jì)特征為異常的包括至少基于所述統(tǒng)計(jì)特征而產(chǎn)生特征向量,以及通過分類模型處理所述特征向量。
[0025]技術(shù)方案20.—種非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì),其具有存儲(chǔ)指令,當(dāng)至少一個(gè)處理器執(zhí)行所述指令時(shí),所述指令執(zhí)行包括下者的操作:
從圍繞燃?xì)鉁u輪的排氣區(qū)段設(shè)置的多個(gè)熱傳感器接收所述燃?xì)鉁u輪的排氣分布數(shù)據(jù); 分析所述排氣分布數(shù)據(jù),以計(jì)算與高峰-低谷型式相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計(jì)特征;
使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法,來確定所述統(tǒng)計(jì)特征是異常的;以及
響應(yīng)于所述確定,而繼續(xù)處理所述排氣分布數(shù)據(jù)達(dá)預(yù)定時(shí)期;以及
如果所述統(tǒng)計(jì)特征保持異常達(dá)所述預(yù)定時(shí)期,則報(bào)告燃?xì)鉁u輪的燃燒區(qū)段中的異常。
[0026]技術(shù)方案21.—種用于檢測(cè)燃?xì)鉁u輪(4)的燃燒區(qū)段(10)中的異常的系統(tǒng)(60),所述系統(tǒng)包括:
與燃燒區(qū)段(10)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)燃燒器(12);
圍繞燃?xì)鉁u輪(4)的排氣區(qū)段(22)設(shè)置的多個(gè)熱傳感器(50),其中所述熱傳感器(50)構(gòu)造成提供所述燃?xì)鉁u輪(4)的排氣分布數(shù)據(jù);
通信地聯(lián)接到存儲(chǔ)器(70)的處理電路(62),所述存儲(chǔ)器(70)存儲(chǔ)指令(68),當(dāng)所述處理電路(62)執(zhí)行所述指令時(shí),所述指令(68)執(zhí)行包括下者的操作:
從所述多個(gè)熱傳感器(50)接收所述燃?xì)鉁u輪(4)的排氣分布數(shù)據(jù);
分析所述排氣分布數(shù)據(jù),以計(jì)算與高峰-低谷型式相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計(jì)特征;
使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法,來確定所述統(tǒng)計(jì)特征是異常的;以及響應(yīng)于所述確定,而繼續(xù)處理所述排氣分布數(shù)據(jù)達(dá)預(yù)定時(shí)期;以及如果所述統(tǒng)計(jì)特征保持異常達(dá)所述預(yù)定時(shí)期,則報(bào)告所述燃?xì)鉁u輪(4)的燃燒區(qū)段(10)中的異常。
[0027]技術(shù)方案22.根據(jù)技術(shù)方案21所述的系統(tǒng)(60),其特征在于,使用歷史排氣分布數(shù)據(jù)訓(xùn)練所述機(jī)器學(xué)習(xí)算法,所述歷史排氣分布數(shù)據(jù)包括正常數(shù)據(jù)樣本和假數(shù)據(jù)樣本。
[0028]技術(shù)方案23.根據(jù)技術(shù)方案21所述的系統(tǒng)(60),其特征在于,所述多個(gè)熱傳感器(50)圍繞與所述燃?xì)鉁u輪(4)相關(guān)聯(lián)的排氣擴(kuò)散器沿徑向定位。
[0029]技術(shù)方案24.根據(jù)技術(shù)方案21所述的系統(tǒng)(60),其特征在于,所述多個(gè)熱傳感器
(50)設(shè)置成均勻地間隔開的陣列。
[0030]技術(shù)方案25.根據(jù)技術(shù)方案21所述的系統(tǒng)(60),其特征在于,所述排氣分布數(shù)據(jù)包括多個(gè)高峰和低谷對(duì),所述多個(gè)高峰和低谷中的各個(gè)高峰和低谷對(duì)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)所述燃燒器(12)中的至少一個(gè)燃燒器。
[0031]技術(shù)方案26.根據(jù)技術(shù)方案25所述的系統(tǒng)(60),其特征在于,分析包括相對(duì)于期望高峰-低谷型式來評(píng)價(jià)各個(gè)高峰和低谷對(duì)。
[0032]技術(shù)方案27.根據(jù)技術(shù)方案25所述的系統(tǒng)(60),其特征在于,分析包括:
基于所述排氣分布數(shù)據(jù),而識(shí)別與所述多個(gè)熱傳感器(50)中的各個(gè)相關(guān)聯(lián)的高峰和低谷對(duì);以及
針對(duì)各個(gè)高峰-低谷對(duì)計(jì)算所述統(tǒng)計(jì)特征。
[0033]技術(shù)方案28.根據(jù)技術(shù)方案21所述的系統(tǒng)(60),其特征在于,所述排氣分布數(shù)據(jù)包括與所述多個(gè)所述熱傳感器(50)相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計(jì)特征,所述統(tǒng)計(jì)特征包括下者中的至少一個(gè):最低高峰溫度、最高高峰溫度、最低低谷溫度、最高低谷溫度、最低高峰-低谷差值和最高高峰-低谷差值。
[0034]技術(shù)方案29.根據(jù)技術(shù)方案21所述的系統(tǒng)(60),其特征在于,確定所述統(tǒng)計(jì)特征為異常的包括至少基于所述統(tǒng)計(jì)特征而產(chǎn)生特征向量,以及通過分類模型處理所述特征向量。
[0035]技術(shù)方案30.根據(jù)技術(shù)方案21所述的系統(tǒng)(60),其特征在于,所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括在分析之前進(jìn)行下者:
確定所述排氣分布數(shù)據(jù)的品質(zhì);以及
響應(yīng)于確定所述品質(zhì)低于預(yù)定品質(zhì)水平,而調(diào)節(jié)所述排氣分布數(shù)據(jù)。
[0036]技術(shù)方案31.根據(jù)技術(shù)方案21所述的系統(tǒng)(60),其特征在于,在所述燃?xì)鉁u輪(4)在預(yù)定負(fù)載之上運(yùn)行之后,執(zhí)行分析。
[0037]技術(shù)方案32.根據(jù)技術(shù)方案21所述的系統(tǒng)(60),其特征在于,所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少部分地基于在所述燃?xì)鉁u輪(4)的燃燒區(qū)段(10)中檢測(cè)到所述異常,來發(fā)布警報(bào)(74)。
[0038]技術(shù)方案33.根據(jù)技術(shù)方案32所述的系統(tǒng)(60),其特征在于,所述警報(bào)(74)觸發(fā)下者中的至少一個(gè):另一個(gè)評(píng)價(jià)和響應(yīng)動(dòng)作。
[0039]技術(shù)方案34.—種用于檢測(cè)燃?xì)鉁u輪(4)的燃燒區(qū)段(10)中的異常的方法(400),所述方法包括:
從圍繞燃?xì)鉁u輪(4)的排氣區(qū)段(22)設(shè)置的多個(gè)熱傳感器(50)接收所述燃?xì)鉁u輪(4)的排氣分布數(shù)據(jù);
分析所述排氣分布數(shù)據(jù),以計(jì)算與高峰-低谷型式相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計(jì)特征;
使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法,來確定所述統(tǒng)計(jì)特征是異常的;以及響應(yīng)于所述確定,而繼續(xù)處理所述排氣分布數(shù)據(jù)達(dá)預(yù)定時(shí)期;以及如果所述統(tǒng)計(jì)特征保持異常達(dá)所述預(yù)定時(shí)期,則報(bào)告所述燃?xì)鉁u輪(4)的燃燒區(qū)段
(10)中的異常。
[0040]根據(jù)結(jié)合附圖得到的以下描述,其它實(shí)施例、系統(tǒng)、方法、特征和方面將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0041 ]圖1是根據(jù)本公開的實(shí)施例的示例燃?xì)鉁u輪的框圖。
[0042]圖2是根據(jù)本公開的實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪的示例排氣系統(tǒng)和燃燒異常檢測(cè)系統(tǒng)的軸向視圖。
[0043]圖3A是根據(jù)本公開的實(shí)施例的熱電偶排氣數(shù)據(jù)的正常分布。
[0044]圖3B是根據(jù)本公開的實(shí)施例的熱電偶排氣數(shù)據(jù)的異常分布。
[0045]圖4是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的檢測(cè)燃?xì)鉁u輪的燃燒區(qū)段中的異常的示例方法的流程圖。
[0046]圖5是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于識(shí)別熱電偶排氣數(shù)據(jù)中的高峰和低谷位置的示例方法的流程圖。
[0047]圖6是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于控制燃?xì)鉁u輪的示例控制器的框圖。
[0048]部件列表
2燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng) 4燃?xì)鉁u輪機(jī) 6壓縮機(jī)部分 8渦輪部分 10燃燒器組件 12燃燒器 14軸
16空氣入口
18排氣出口
20空氣進(jìn)口系統(tǒng)
22排氣系統(tǒng)
30被驅(qū)動(dòng)負(fù)載
40殼體
42外表面
44內(nèi)表面
46排氣流路徑
50多個(gè)溫度傳感器
60燃燒器異常檢測(cè)系統(tǒng) 62中央處理單元(CPU)
64計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì) 68程序指令集 70存儲(chǔ)器 74警報(bào) 80區(qū)域
400用于檢測(cè)燃?xì)鉁u輪的燃燒區(qū)段中的異常的方法
402方法操作
404方法操作
406方法操作
408方法操作
410方法操作
412方法操作
414方法操作
416方法操作
418方法操作
420方法操作
422方法操作
500用于識(shí)別熱電偶排氣數(shù)據(jù)中的高峰和低谷位置的方法
502方法操作
504方法操作
506方法操作
508方法操作
510方法操作
512方法操作
600控制器
610存儲(chǔ)器
620編程邏輯
630數(shù)據(jù)
640操作系統(tǒng)
650處理器
660數(shù)據(jù)總線
670用戶接口裝置
680輸入/輸出(I/O)接口。
【具體實(shí)施方式】
[0049]以下詳細(xì)描述包括對(duì)附圖的參照,附圖形成詳細(xì)描述的一部分。附圖描繪根據(jù)示例實(shí)施例的示意圖。這些示例實(shí)施例也本文也稱為“示例”,足夠詳細(xì)地描述這些示例實(shí)施例,以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本主題。示例實(shí)施例可結(jié)合起來,可利用其它實(shí)施例,或者可對(duì)結(jié)構(gòu)、邏輯和電氣作出改變,而不偏離要求保護(hù)的主題的范圍。因此,不應(yīng)以限制性意義理解以下詳細(xì)描述,而是范圍由所附權(quán)利要求和它們的等效物限定。
[0050]本公開的某些實(shí)施例涉及用于燃?xì)鉁u輪燃燒分布監(jiān)測(cè)的方法和系統(tǒng),它可有利于檢測(cè)燃?xì)鉁u輪的燃燒區(qū)段中的異常。公開的方法和系統(tǒng)還可允許提供在燃?xì)鉁u輪的運(yùn)行期間的不均勻溫度分布。
[0051]在本公開的一些示例實(shí)施例中,處理電路可從圍繞燃?xì)鉁u輪的排氣區(qū)段設(shè)置的多個(gè)熱傳感器接收燃?xì)鉁u輪的排氣分布數(shù)據(jù)??煞治雠艢夥植紨?shù)據(jù),以計(jì)算與高峰-低谷型式相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計(jì)特征。分析可包括基于排氣分布數(shù)據(jù),而識(shí)別與各個(gè)熱傳感器相關(guān)聯(lián)的高峰-低谷對(duì),以及針對(duì)各個(gè)高峰-低谷對(duì)計(jì)算統(tǒng)計(jì)特征。處理電路可進(jìn)一步使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法來確定統(tǒng)計(jì)特征是異常的。響應(yīng)于該確定,處理排氣分布數(shù)據(jù)可繼續(xù)達(dá)預(yù)定時(shí)期。如果統(tǒng)計(jì)特征保持異常達(dá)預(yù)定時(shí)期,則可報(bào)告燃?xì)鉁u輪的燃燒區(qū)段中的異常。
[0052]本公開的某些實(shí)施例的技術(shù)效果可包括對(duì)燃?xì)鉁u輪進(jìn)行燃燒監(jiān)測(cè)。本公開的某些實(shí)施例的另外技術(shù)效果可提高在燃燒異常可導(dǎo)致重大事件或硬件失效之前,檢測(cè)燃?xì)鉁u輪中的燃燒異常的可能性。本公開公開的實(shí)施例可對(duì)燃?xì)鉁u輪的燃燒狀況提供洞察力,以減少與燃燒有關(guān)的脫扣、被迫停工時(shí)間和計(jì)劃外成本。
[0053]下面提供與用于使用統(tǒng)計(jì)性和基于物理的方法進(jìn)行運(yùn)行影響建模的系統(tǒng)和方法有關(guān)的各種不例實(shí)施例的詳細(xì)描述。
[0054]在圖1中大體在2處示出根據(jù)本公開的示例實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)。燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)2可包括燃?xì)鉁u輪機(jī)4,燃?xì)鉁u輪機(jī)4具有通過燃燒器組件10在流體方面連接到渦輪部分8上的壓縮機(jī)部分6。燃燒器組件10可包括可布置成罐(can)-環(huán)形陣列的一個(gè)或多個(gè)燃燒器12。壓縮機(jī)部分6還可通過軸14機(jī)械地連接到渦輪部分8上。壓縮機(jī)部分6可包括空氣入口16,并且渦輪部分8可包括排氣出口 18??諝膺M(jìn)口系統(tǒng)20可在流體方面連接到空氣入口 16上。空氣進(jìn)口系統(tǒng)20可調(diào)節(jié)傳送到壓縮機(jī)部分6中的空氣。例如,空氣進(jìn)口系統(tǒng)20可移除或減少可由傳送到空氣入口 16中的空氣攜帶的水分。排氣系統(tǒng)22可在流體方面連接到排氣出口 18上。在引入到環(huán)境之前,排氣系統(tǒng)22可調(diào)節(jié)從渦輪部分8中傳送出的排氣。排氣系統(tǒng)22可包括多個(gè)溫度傳感器50。燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)2還可包括被驅(qū)動(dòng)負(fù)載30,被驅(qū)動(dòng)負(fù)載30可呈發(fā)電機(jī)、栗或車輛的形式。燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)2可進(jìn)一步包括燃燒器異常檢測(cè)系統(tǒng)60,它可操作性地連接到警報(bào)器74。
[0055]如圖2中顯不的那樣,排氣系統(tǒng)22可包括殼體40,殼體40具有外表面42和內(nèi)表面44,內(nèi)表面44限定排氣流路徑46 ο排氣系統(tǒng)22可包括布置在殼體40上的多個(gè)溫度傳感器,在50處指示其中之一。溫度傳感器50可呈熱電偶的形式,熱電偶圍繞內(nèi)表面44沿周向陣列,并且暴露于排氣流路徑46。根據(jù)本公開的實(shí)施例,燃燒器異常檢測(cè)系統(tǒng)60操作性地連接到多個(gè)溫度傳感器50中的各個(gè)上。應(yīng)當(dāng)理解,燃燒器異常檢測(cè)系統(tǒng)60可與燃?xì)鉁u輪機(jī)4位于同一處,可結(jié)合到渦輪控制器中,或者可在中央全球監(jiān)測(cè)站中。因而,燃燒器異常檢測(cè)系統(tǒng)60可從單個(gè)監(jiān)測(cè)位置接收來自多個(gè)燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù),以及同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng),燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)位于世界上的任何地方。燃燒器異常檢測(cè)系統(tǒng)60可包括中央處理單元(CPU)62,以及設(shè)有程序指令集68和存儲(chǔ)器70的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)64。如將在下面更詳細(xì)地論述的那樣,燃燒器異常檢測(cè)系統(tǒng)60可操作性地連接到警報(bào)器74上,在檢測(cè)到燃燒異常之后,警報(bào)器74可提供視覺警報(bào)和/或可聽警報(bào)。
[0056]圖3A和3B示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的熱電偶排氣數(shù)據(jù)的兩個(gè)示例分布。數(shù)據(jù)可在極坐標(biāo)中表現(xiàn)為標(biāo)圖。標(biāo)圖上的點(diǎn)的角坐標(biāo)可對(duì)應(yīng)于多個(gè)溫度傳感器中的溫度傳感器的角度。點(diǎn)的半徑可對(duì)應(yīng)于由溫度傳感器提供的溫度數(shù)據(jù)。
[0057]圖3A表示渦輪機(jī)(包括6個(gè)燃燒器)的熱電偶排氣數(shù)據(jù)的示例正常分布。正常分布可對(duì)應(yīng)于燃燒器的正常運(yùn)行。在圖3A的示例中,正常分布包括6個(gè)高峰,它們對(duì)應(yīng)于燃?xì)鉁u輪機(jī)2的六個(gè)燃燒器。六個(gè)高峰與六個(gè)低谷交錯(cuò)??傮w上,六個(gè)高峰和六個(gè)低谷可形成六個(gè)燃燒器渦輪機(jī)的正常高峰和低谷型式。
[0058]圖3B表示渦輪機(jī)(包括六個(gè)燃燒器)的熱電偶排氣數(shù)據(jù)的示例異常分布。不像圖3A的正常分布,圖3B的異常分布在區(qū)域80處少一個(gè)高峰。在高峰-低谷型式中少了高峰可指示渦輪機(jī)2的燃燒器的運(yùn)行有異常。
[0059]圖4是顯示根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于檢測(cè)燃?xì)鉁u輪的燃燒區(qū)段中的異常的示例方法400的流程圖。方法400的操作可由燃燒異常檢測(cè)系統(tǒng)60執(zhí)行。方法400的操作可嵌在燃燒器異常檢測(cè)系統(tǒng)60的程序指令68中。方法400可分析熱電偶排氣數(shù)據(jù),以檢測(cè)異常高峰-低谷型式。在本公開的一些實(shí)施例中,系統(tǒng)60配置成每分鐘處理排氣數(shù)據(jù)一次。
[0060]在框402中,燃燒異常檢測(cè)系統(tǒng)60可接收來自溫度計(jì)傳感器50的熱電偶(TC)排氣數(shù)據(jù)。在框404中,系統(tǒng)60可執(zhí)行數(shù)據(jù)品質(zhì)檢查。在決策框406處,系統(tǒng)60可確定渦輪機(jī)是否在預(yù)定負(fù)載之上運(yùn)行,在預(yù)定負(fù)載處,預(yù)計(jì)有高峰-低谷型式。如果渦輪機(jī)不在預(yù)定負(fù)載之上運(yùn)行,則在框408中,系統(tǒng)60可繼續(xù)評(píng)價(jià)后續(xù)數(shù)據(jù)(例如,在后一分鐘接收到的熱電偶排氣數(shù)據(jù))。
[0061]如果渦輪機(jī)在預(yù)定負(fù)載之上運(yùn)行,則在框410中,系統(tǒng)60可針對(duì)各個(gè)熱電偶計(jì)算相對(duì)于平均排氣溫度的偏差。在框412中,系統(tǒng)60可識(shí)別排氣數(shù)據(jù)中的高峰和低谷。在框414中,系統(tǒng)60可計(jì)算高峰-低谷對(duì)的統(tǒng)計(jì)特征(例如,特征向量)。統(tǒng)計(jì)特征可包括高峰-低谷溫差(差值)、相對(duì)于所有高峰或低谷的平均偏差、最低高峰溫度、最高高峰溫度、最低低谷溫度、最高低谷溫度、最大高峰-低谷差值、最小高峰-低谷差值等等。
[0062]在決策框416中,系統(tǒng)60可確定對(duì)應(yīng)于熱電偶排氣數(shù)據(jù)的分布是否是異常的。在本公開的一些實(shí)施例中,確定包括通過機(jī)器學(xué)習(xí)分類模型處理在框414處所評(píng)價(jià)的特征向量。本領(lǐng)域應(yīng)當(dāng)理解的是,適當(dāng)?shù)姆诸惸P偷念愋涂砂?但不限于)支持向量機(jī)(SVM)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)、決策樹模型或其它分類器。可使用特征向量正常排氣數(shù)據(jù)樣本和失效排氣數(shù)據(jù)樣本來離線訓(xùn)練模型。通過使用經(jīng)訓(xùn)練的模型來處理特征向量,系統(tǒng)60可確定熱電偶排氣數(shù)據(jù)中的高峰-低谷型式中是否存在異常。如果分布(高峰-低谷型式)是正常的,則系統(tǒng)60可在框418中繼續(xù)評(píng)價(jià)后續(xù)熱電偶排氣數(shù)據(jù)。
[0063]如果分布是異常的,則系統(tǒng)60可對(duì)異常的持續(xù)性計(jì)數(shù),并且評(píng)價(jià)異常的閉鎖(latch)。如果異常高峰-低谷型式存在達(dá)預(yù)先限定的時(shí)期,而且在預(yù)先限定的閉鎖時(shí)期期間尚未產(chǎn)生警報(bào),則可在框422中觸發(fā)另外的評(píng)價(jià)和動(dòng)作。
[0064]圖5是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于識(shí)別熱電偶排氣數(shù)據(jù)中的高峰和低谷位置的示例方法500的流程圖。方法500可提供圖4中顯示的方法400的框412的細(xì)節(jié)。在框502中,方法500可包括接收熱電偶排氣數(shù)據(jù)。熱電偶數(shù)據(jù)可包括溫度傳感器50在給定時(shí)間里提供的溫度Y(i)。在框504中,方法可包括檢測(cè)高峰的位置。高峰的位置可由條件Y(i)> Y(1-l)和Y(i)> Y(i+1)限定。在框506中,方法500可包括檢測(cè)低谷的位置。各個(gè)低谷可定義為兩個(gè)后續(xù)高峰之間的最小Y(i)。在框508中,方法500可包括基于空間位置中的間隙來填滿未檢測(cè)到的高峰。在框510中,方法500可包括如果檢測(cè)到超過M個(gè)高峰,則執(zhí)行數(shù)據(jù)校正,其中M是渦輪機(jī)中的燃燒器的數(shù)量。在框512中,方法500可允許輸出最終高峰和低谷位置。
[0065]圖6描繪了示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于檢測(cè)燃燒區(qū)段中的異常的示例控制器600的框圖。更特別地,控制器600的元件可用來使燃?xì)鉁u輪在多個(gè)運(yùn)行條件下同時(shí)在預(yù)定燃燒運(yùn)行邊界內(nèi)運(yùn)行,在燃?xì)鉁u輪正在運(yùn)行時(shí)自動(dòng)收集與燃?xì)鉁u輪相關(guān)聯(lián)的運(yùn)行數(shù)據(jù),存儲(chǔ)運(yùn)行數(shù)據(jù),基于運(yùn)行數(shù)據(jù)來產(chǎn)生用于一個(gè)或多個(gè)預(yù)定燃燒轉(zhuǎn)移函數(shù)的常數(shù)集,以及將常數(shù)集存儲(chǔ)在燃?xì)鉁u輪燃燒控制系統(tǒng)中以在燃?xì)鉁u輪的試運(yùn)行時(shí)使用??刂破?00可包括存儲(chǔ)器610,存儲(chǔ)器610存儲(chǔ)編程邏輯620(例如,軟件),而且可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)630,諸如與燃?xì)鉁u輪相關(guān)聯(lián)的運(yùn)行數(shù)據(jù)、常數(shù)集等。存儲(chǔ)器610可還包括操作系統(tǒng)640。
[0066]處理器650可利用操作系統(tǒng)640來執(zhí)行編程邏輯620,而且由于這么做,處理器650還可利用數(shù)據(jù)630。數(shù)據(jù)總線660可在存儲(chǔ)器610和處理器650之間提供通信。通過至少一個(gè)用戶接口裝置670,諸如鍵盤、鼠標(biāo)、控制面板,或者能夠?qū)?shù)據(jù)傳送到控制器600以及從控制器600傳送出數(shù)據(jù)的任何其它裝置,用戶可與控制器600交互。在燃?xì)鉁u輪燃燒控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),控制器600可與燃?xì)鉁u輪燃燒控制系統(tǒng)在線地通信,以及在燃?xì)鉁u輪燃燒控制系統(tǒng)不運(yùn)行時(shí),控制器600可通過輸入/輸出(I/O)接口680與燃?xì)鉁u輪燃燒控制系統(tǒng)離線地通信。另外,應(yīng)當(dāng)理解的是,其它外部裝置或多個(gè)其它燃?xì)鉁u輪或燃燒器可通過I/O接口 680與控制器600通信。在本公開的示出的實(shí)施例中,控制器600可位于燃?xì)鉁u輪遠(yuǎn)處;但是,它可與燃?xì)鉁u輪位于同一處,或者甚至與其結(jié)合。另外,從而實(shí)現(xiàn)的控制器600和編程邏輯620可包括軟件、硬件、固件或者它們的任何組合。還應(yīng)當(dāng)理解的是,可使用多個(gè)控制器600,由此本文描述的不同特征可在一個(gè)或多個(gè)不同的控制器600上執(zhí)行。
[0067]對(duì)根據(jù)本公開的示例實(shí)施例的系統(tǒng)、方法、設(shè)備和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)生的框圖進(jìn)行參照。將理解的是,框圖的至少一些框以及框圖中的框組合可至少部分地由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)。這些計(jì)算機(jī)程序指令可加載到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、基于硬件的專用計(jì)算機(jī)或用以產(chǎn)生機(jī)器的其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上,使得在計(jì)算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)框圖的至少一些框或所論述的框圖中的框組合的功能的手段。
[0068]這些計(jì)算機(jī)程序指令還可存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中,計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器可指示計(jì)算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定的方式工作,使得存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生制造品,包括實(shí)現(xiàn)框或多個(gè)框中規(guī)定的功能的指令手段。計(jì)算機(jī)程序指令還可加載到計(jì)算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上,以使一系列運(yùn)行步驟在計(jì)算機(jī)或其它可編程設(shè)備上執(zhí)行,以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的過程,使得在計(jì)算機(jī)或其它可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)框或多個(gè)框中規(guī)定的功能的步驟。
[0069]可通過在計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)上運(yùn)行的應(yīng)用程序來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件和本文描述的方法的一個(gè)或多個(gè)要素。也可用其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)造來實(shí)踐它們,包括手持裝置、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器的消費(fèi)者電子器件或可編程的消費(fèi)者電子器件、微型計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)等。
[0070]應(yīng)用程序(是本文描述系統(tǒng)和方法的構(gòu)件)可包括例程、程序、構(gòu)件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等,它們實(shí)現(xiàn)某些抽象數(shù)據(jù)類型,并且執(zhí)行某些任務(wù)或動(dòng)作。在分布式計(jì)算環(huán)境中,應(yīng)用程序(全部或一部分)可位于本地內(nèi)存或其它存儲(chǔ)器中。另外或備選地,應(yīng)用程序(全部或一部分)可位于遠(yuǎn)程內(nèi)存或存儲(chǔ)器中,以允許有其中由通過通信網(wǎng)絡(luò)連接的遠(yuǎn)程處理裝置執(zhí)行任務(wù)的情況。
[0071]受益于前述描述和有關(guān)附圖中介紹的教導(dǎo)的人將想到本文闡述的與這些描述有關(guān)的示例描述的許多修改和其它實(shí)施例。因而,將理解的是,本公開可體現(xiàn)為許多形式,并且本公開不應(yīng)局限于上面描述的示例實(shí)施例。
[0072]因此,要理解的是,本公開不局限于公開的具體實(shí)施例,而且修改和其它實(shí)施例意于包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。雖然在本文采用了具體用語,但僅僅在一般且描述性的意義上使用它們,而不是為了限制目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于檢測(cè)燃?xì)鉁u輪(4)的燃燒區(qū)段(10)中的異常的系統(tǒng)(60),所述系統(tǒng)包括: 與燃燒區(qū)段(10)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)燃燒器(12); 圍繞燃?xì)鉁u輪(4)的排氣區(qū)段(22)設(shè)置的多個(gè)熱傳感器(50),其中所述熱傳感器(50)構(gòu)造成提供所述燃?xì)鉁u輪(4)的排氣分布數(shù)據(jù); 通信地聯(lián)接到存儲(chǔ)器(70)的處理電路(62),所述存儲(chǔ)器(70)存儲(chǔ)指令(68),當(dāng)所述處理電路(62)執(zhí)行所述指令時(shí),所述指令(68)執(zhí)行包括下者的操作: 從所述多個(gè)熱傳感器(50)接收所述燃?xì)鉁u輪(4)的排氣分布數(shù)據(jù); 分析所述排氣分布數(shù)據(jù),以計(jì)算與高峰-低谷型式相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計(jì)特征; 使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法,來確定所述統(tǒng)計(jì)特征是異常的;以及響應(yīng)于所述確定,而繼續(xù)處理所述排氣分布數(shù)據(jù)達(dá)預(yù)定時(shí)期;以及如果所述統(tǒng)計(jì)特征保持異常達(dá)所述預(yù)定時(shí)期,則報(bào)告所述燃?xì)鉁u輪(4)的燃燒區(qū)段(10)中的異常。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(60),其特征在于,使用歷史排氣分布數(shù)據(jù)訓(xùn)練所述機(jī)器學(xué)習(xí)算法,所述歷史排氣分布數(shù)據(jù)包括正常數(shù)據(jù)樣本和假數(shù)據(jù)樣本。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(60),其特征在于,所述多個(gè)熱傳感器(50)圍繞與所述燃?xì)鉁u輪(4)相關(guān)聯(lián)的排氣擴(kuò)散器沿徑向定位。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(60),其特征在于,所述多個(gè)熱傳感器(50)設(shè)置成均勻地間隔開的陣列。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(60),其特征在于,所述排氣分布數(shù)據(jù)包括多個(gè)高峰和低谷對(duì),所述多個(gè)高峰和低谷中的各個(gè)高峰和低谷對(duì)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)所述燃燒器(12)中的至少一個(gè)燃燒器。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)(60),其特征在于,分析包括相對(duì)于期望高峰-低谷型式來評(píng)價(jià)各個(gè)高峰和低谷對(duì)。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)(60),其特征在于,分析包括: 基于所述排氣分布數(shù)據(jù),而識(shí)別與所述多個(gè)熱傳感器(50)中的各個(gè)相關(guān)聯(lián)的高峰和低谷對(duì);以及 針對(duì)各個(gè)高峰-低谷對(duì)計(jì)算所述統(tǒng)計(jì)特征。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(60),其特征在于,所述排氣分布數(shù)據(jù)包括與所述多個(gè)所述熱傳感器(50)相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計(jì)特征,所述統(tǒng)計(jì)特征包括下者中的至少一個(gè):最低高峰溫度、最高高峰溫度、最低低谷溫度、最高低谷溫度、最低高峰-低谷差值和最高高峰-低谷差值。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(60),其特征在于,確定所述統(tǒng)計(jì)特征為異常的包括至少基于所述統(tǒng)計(jì)特征而產(chǎn)生特征向量,以及通過分類模型處理所述特征向量。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(60),其特征在于,所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括在分析之前進(jìn)行下者: 確定所述排氣分布數(shù)據(jù)的品質(zhì);以及 響應(yīng)于確定所述品質(zhì)低于預(yù)定品質(zhì)水平,而調(diào)節(jié)所述排氣分布數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】F02C9/00GK105863849SQ201610081562
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年2月5日
【發(fā)明人】K.W.米勒, 余利杰, R.J.伊亞西洛
【申請(qǐng)人】通用電氣公司